涵洞的型式及適用性

劉澤川

信陽(yáng)豫南公路工程公司

1、概述

    涵洞設(shè)計(jì)在公路的設(shè)計(jì)中占有重要的位置。涵洞設(shè)計(jì)的合理與否直接影響到排水及人車通行的效果、工程造價(jià)的多少、路況的美觀等，而洞身和洞口形式的選擇是涵洞設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。洞身形式的選擇決定構(gòu)造物的適用性及穩(wěn)定性，洞口的選擇決定構(gòu)造物的適用性及美觀。下面我們結(jié)合實(shí)踐，介紹各種洞身及洞口的構(gòu)造特點(diǎn)和適用性。

2、涵洞型式(圖1、圖2)

圖1 

圖2 

3、涵洞的組成

    涵洞是路基下的一個(gè)過(guò)水孔道，由洞身及洞口兩部分組成。洞身是形成過(guò)水孔道的主體：它一方面保證水流通過(guò)，另一方面也是直接承受荷載壓力，并將其傳給地基。

4、各型涵洞的適用性和優(yōu)缺點(diǎn)

    (1)管涵。它適用于有足夠填土高度的小跨徑暗涵，對(duì)基礎(chǔ)的適應(yīng)性及受力性能較好，不需要墩臺(tái)，誤工數(shù)量少，造價(jià)低，但易淤積堵塞，且難清理。實(shí)用發(fā)現(xiàn)開(kāi)封至鄭州段高速公路上的管涵堵塞比較嚴(yán)重。

    (2)蓋板涵。它適用于低路堤的明涵或暗涵，構(gòu)造簡(jiǎn)單，維修容易，在高速公路上多做磋石臺(tái)身，鋼筋混凝土蓋板，這種構(gòu)造在多條平原微丘區(qū)高速公路上得到了廣泛的應(yīng)用。

    (3)拱涵。它適合跨深溝或高路堤時(shí)設(shè)置，山區(qū)石料豐富，可用石拱涵；當(dāng)跨徑較大時(shí)．拱圈也可以做成鋼筋混凝土。我們?cè)诼尻?yáng)至三門峽段和三門峽至靈寶段的高速公路設(shè)計(jì)中采用了大量的拱涵。

    (4)箱涵。它多在軟土地基上設(shè)置，整體性強(qiáng)，但用鋼量多，造價(jià)高，施工較困難。我們?cè)陂_(kāi)洛高速公路的設(shè)計(jì)中采用了部分箱涵。

5、洞身的材料、構(gòu)造、立面形式的綜合選擇

    在平原區(qū)的高速公路上或在山區(qū)的低填土路段上，多采用鋼筋混凝土蓋板涵，基礎(chǔ)多數(shù)為片石混凝土，涵臺(tái)為砌石，蓋板、臺(tái)帽為鋼筋混凝土。對(duì)于小跨徑的多采用整體式基礎(chǔ)，對(duì)于大跨徑的多采用分離式基礎(chǔ)，在平原區(qū)涵底多數(shù)做成平的，在山區(qū)涵底一般順應(yīng)天然河溝的縱坡，但基礎(chǔ)和洞口的型式要順應(yīng)地形視地質(zhì)情況做處理。

    在山區(qū)高填土路段多采用拱涵，基礎(chǔ)一般為片石混凝土，臺(tái)身為砌石或現(xiàn)澆混凝土。大跨徑的拱圈采用鋼筋混凝土，基礎(chǔ)采用分離式；小跨徑的拱圈采用混凝土，基礎(chǔ)采用整體式。地基承載力不能滿足要求時(shí)，在地基處理后，可根據(jù)地質(zhì)情況在分離式基礎(chǔ)間做倒拱；當(dāng)涵底縱坡較大時(shí)，拱涵可以根據(jù)地形情況做成臺(tái)階形基礎(chǔ)的斜置式斜坡涵，也可以做成階梯式的平置式斜坡涵。當(dāng)路線以挖路塹的形式穿過(guò)灌溉溝渠時(shí)，常修建倒虹吸管涵洞。

    渲泄同樣的設(shè)計(jì)流量，單孔比多孔經(jīng)濟(jì)。在設(shè)計(jì)中要優(yōu)先選用較大孔徑的單孔，不要較小孔徑的多孔。如果大孔徑的涵洞不能滿足設(shè)計(jì)要求，就改做小橋。

    涵洞設(shè)計(jì)要方便施工，一段線路上不宜采用過(guò)多的涵洞類型，應(yīng)盡可能定型化，便于集中預(yù)制，以節(jié)省模板和保證質(zhì)量。設(shè)計(jì)預(yù)制件時(shí)，要考慮運(yùn)輸條件和方便安裝，盡可能采用機(jī)械化預(yù)制和安裝，加快施工進(jìn)度。

6、洞口的分類和選擇

    (1)八字墻。為縮短翼墻長(zhǎng)度并便于施工，將其端部建為矮墻。此種翼墻工程量較小，水力條件好，施工簡(jiǎn)單，在填方路堤段是最常用的洞口形式。

    (2)端墻錐坡式。端墻式洞口構(gòu)造簡(jiǎn)單，但水力性能不好，所以端墻式常和錐坡配合使用。錐坡式洞口污工體積較大，不如八字墻經(jīng)濟(jì)，但對(duì)于較大較高的涵洞，因這種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較好，是常用的洞口形式。

    (3)直墻式翼墻。直墻式洞口可視可敞開(kāi)角為零的八字式洞口。這種洞口要求涵洞跨徑與河寬基本一致。

    (4)扭坡式。扭坡式洞口主要用于板涵、箱涵、拱涵洞身與人工溝渠的連接。將原溝渠的梯形斷面邊坡通過(guò)洞口逐漸過(guò)渡為涵身迎水面的坡度，可使水流順暢，但施工工藝稍復(fù)雜。

    (5)跌水井。當(dāng)天然河溝縱坡較大(大于50％)時(shí)，為使溝槽或路基邊溝與涵洞進(jìn)口連接，常采用跌水井洞口形式。

    (6)豎井。豎井主要用于兩種情況，一種是倒虹吸管跨路線時(shí)，在倒虹吸管的進(jìn)出口常用豎井形式連接灌渠和洞身；另一種是在路線沿陡峭的山坡行進(jìn)，涵洞的進(jìn)口和出口高差較大。而涵底縱坡不能設(shè)大時(shí)，在涵洞的進(jìn)口一側(cè)設(shè)豎井，以便集納水流，并減小洞身進(jìn)出口聽(tīng)高差。我們?cè)谌�門峽至靈寶的高速公路設(shè)計(jì)中，有的豎井深度做到了20m以上。較深的豎井采用圓形或矩形的鋼筋混凝土薄壁結(jié)構(gòu)，深度較小的豎井采用砌石或現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。

7、結(jié)語(yǔ)

    綜上所示，在涵洞的設(shè)計(jì)中，我們先選擇洞身，設(shè)計(jì)要主便于施工，一段線路上不宜采用過(guò)多的涵洞類型。明涵或填土較少的暗涵，一般采用蓋板涵，對(duì)特軟地基可選用箱涵。填土較多(6m以上)的暗涵，一般選用拱涵。對(duì)排水量較少、沖淤較小的石質(zhì)地區(qū)的進(jìn)暗涵，可用網(wǎng)管涵。在洞身的立面布置中，平原地區(qū)的涵底一般取平坡，也可順應(yīng)溝底做小于3％的縱坡。山區(qū)的涵底可視地質(zhì)、地形情況做斜置式斜坡涵或平置式斜坡涵。洞口型式必須根據(jù)地形靈活選用，可做些有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)。

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)